CN106046813A - 一种pg分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PG分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青。该PG分级复合沥青改性剂，以重量份数计，由下述组分组成：高温增强剂25～35份，石油树脂13～20份，SBS 8～10份，软化油30～50份，有机降粘剂1～8份，抗老化剂0.5～1份。该PG88‑28改性沥青，由所述的PG分级复合沥青改性剂和基质沥青组成，其中，所述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青的质量比为1:(1.8～2.2)。SBS等改性剂能够兼顾高低温性能，综合性能得到大幅提升，在高温增强剂的辅助下，可以使沥青的PG分级性能达到PG88‑28以上水平。在满足PG88‑28的同时，可以达到以针入度分级的I‑D或I‑C水平。

Description

一种PG分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青
技术领域
本发明涉及沥青改性材料，尤其涉及一种PG分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青。
背景技术
随着经济与社会的发展，对于道路工程的施工质量要求日益提高，沥青作为道路建设的重要材料也得到了越来越多的重视，近两年来PG分级作为重要的评价体系也逐步扩大。PG分级是以沥青的实际应用性能为评价对象，它包括高温与低温两个评价指标。一般来说，高低温性能属于相互矛盾的指标，但对于高海拔、多光照地区等极端气候地区使用的沥青，要求同时具备优异的高低温性能。因此在以上地区需要使用PG等级范围较大的沥青，简称宽PG沥青。
目前普通聚合物改性沥青生产技术水平已比较成熟，但是适用于炎热地区，对高温性能有特别要求的PG88-28等级的SBS改性沥青生产技术难度较高，目前常用的生产方法就是加大SBS等改性剂的掺量，或通过提高基质沥青的PG等级来生产改性沥青，然而这样大大增加了改性沥青的粘度，给沥青的储运及混合料的拌和带来了困难。
高温黏度作为PG分级体系中一个重要指标，对沥青的储运与拌合是否能够正常进行起到决定性作用，过大的黏度将会提高储运与拌合温度，不但会消耗大量的能耗，还会释放大量烟雾及其他有害物质的排放，造成严重的环境污染，威胁施工人员的健康，因此，国内外相关标准均要求改性沥青135℃黏度小于3。
王虹桥，徐春梅等在添加5％SBS+0.6％树脂的情况下，制备得到了黏度在2.7Pa·S左右的PG82-22改性沥青。王立志等自行制备了橡胶改性剂，在添加该改性剂的情况下，可以制备得到除黏度外符合PG88-28要求的改性沥青，但黏度达到4.6Pa·S，超过3Pa·S的要求。黄卫东、孙立军等通过加入SIS、聚乙烯蜡的方式制备得到PG82-28改性沥青，但135℃布氏黏度达到2.9Pa·S，几乎超过标准要求。张建峰、郭皎河等通过加入橡胶粉、有机硼活性剂、增塑剂等方法，制备得到低温等级达到34的改性沥青，但高温等级、黏度未提及。以现有的改性技术，在满足PG高温等级满足82及以上时，会造成体系黏度的增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种PG分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青，通过使用该改性剂制备得到的改性沥青，在有效控制黏度的同时，可使体系的PG等级达到PG88-28水平。
本发明提供的PG分级复合沥青改性剂，以重量份数计，所述PG分级复合沥青改性剂由下述组分组成：高温增强剂25～35份，石油树脂13～20份，SBS 8～10份，软化油30～50份，有机降粘剂1～8份，抗老化剂0.5～1份。
具体地，以重量份数计，所述PG分级复合沥青改性剂由下述1)-3)中的任一种的组分组成：
1)高温增强剂27～32份，石油树脂14～20份，SBS 8～10份，软化油32.5～47份，有机降粘剂1.2～7份，抗老化剂0.5～0.8份；
2)高温增强剂27份，石油树脂14份，SBS 10份，软化油47份，有机降粘剂1.2份，抗老化剂0.8份；
3)高温增强剂32份，石油树脂20份，SBS 8份，软化油32.5份，有机降粘剂7份，抗老化剂0.5份。
上述的改性剂中，所述高温增强剂可为软化点在100℃以上的天然沥青，如中国新疆产的天然沥青(软化点为130～160℃)、中国四川省青川产的天然沥青(软化点230～300℃)等。
所述石油树脂可为C5石油树脂、C9石油树脂或C5/C9共聚树脂。
所述SBS可为线性SBS和星形SBS中的一种或复配。
所述软化油可为石油常减压蒸馏过程中产生的侧线油(沸点为360～490℃)，或者以所述侧线油为原料经糠醛萃取的产物。
所述有机降粘剂可为固体石蜡，优选地，所述固体石蜡中长链脂肪烃分子的碳原子数可为17～115(如40～115)。
所述抗老化剂可为酮-胺反应物类、醛-胺反应物类和烷基芳基仲胺类中的一种或复配。
本发明进一步提供了上述PG分级复合沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将高温增强剂、石油树脂、SBS、有机降粘剂和抗老化剂混合，加入软化油软化，即可得到所述PG分级复合沥青改性剂。
上述的制备方法中，所述方法在所述软化之后，还包括对得到的产物进行造粒的步骤；所述造粒具体可采用双螺杆挤出机。
由上述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青组成的PG88-28改性沥青，也在本发明的保护范围内。所述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青的质量比可为1：(1.8～2.2)，具体可为1：(1.8～2.2)、1：1.8和1：2.2。
上述的PG88-28改性沥青中，所述基质沥青可为50号、70号、90号和110号的至少一种。
所述PG88-28改性沥青的PG分级等级可以达到PG 88-28水平，且135℃布氏旋转黏度小于3Pa·S。针入度分级体系指标满足I-D或I-C要求。
上述PG88-28改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将所述沥青复合改性剂和所述基质沥青混合后搅拌即可得到所述PG88-28改性沥青。
上述的制备方法中，所述方法在所述混合之前可包括所述沥青复合改性剂升温至120～180℃(如150℃)的步骤。
上述的制备方法中，所述搅拌的温度可为170～200℃(如185℃)。
所述制备方法可如下：将所述沥青复合改性剂和所述基质沥青混合后在100转/分钟～800转/分钟下(如200转/分钟～300转/分钟)搅拌1h～6h(如4h)即可得到所述PG88-28改性沥青；
上述的制备方法中，所述搅拌之前还可包括对混合物剪切的步骤。
所述制备方法可如下：将所述沥青复合改性剂和所述基质沥青混合后在1000转/分钟～5000转/分钟(如3500转/分钟～4000转/分钟)转速下剪切5～60分钟(如20分钟)，然后在100转/分钟～800转/分钟下(如200转/分钟～300转/分钟)搅拌1h～3h(如2h)即可得到所述PG88-28改性沥青。
上述的制备方法中，所述剪切的温度可为170～200℃(如185℃)，具体可与所述搅拌的温度相同。
本发明具有如下有益效果：
(1)SBS等改性剂能够兼顾高低温性能，综合性能得到大幅提升，在高温增强剂的辅助下，可以使沥青的PG分级性能达到PG88-28以上水平。
(2)有机降粘剂能够有效降低体系黏度，在PG分级性能达到PG88-28的同时，使得135℃布氏黏度控制在3Pa·S以内，充分满足实际使用过程中储运、拌合的需要。
(3)在满足PG88-28的同时，可以达到以针入度分级的I-D或I-C水平。
(4)提高生产效率，通过简单的预混剪切的方式即可生产得到性能优异的改性沥青。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中按照标准AASHTO TP5、AASHTO TP1、AASHTO TP48、AASHTO TP3、AASHTO T240、ASTMD454中公开方法对PG分级测试指标及针入度分级测试指标进行测试。
下述实施例中的高温增强剂为产自伊朗的软化点为120℃以上的天然沥青，购自PARS GILSONITE RESHAD，型号为11750。石油树脂均为C5或C9石油树脂，具体见实施例，购自恒河材料科技股份有限公司。SBS为LG501S，购自天津乐金渤天化学有限责任公司。软化油为中海沥青股份有限公司生产的由石油(产自中海油绥中36-1油田)减压蒸馏的减三线馏分(沸点为360～490℃)经糠醛抽提得到的组分。有机降粘剂为固体石蜡，其中长链脂肪烃的碳原子数为40～115，购自德国Sasol-Wax公司。抗老化剂为购自镇江道一材料科技有限公司，型号为KLH-2。
实施例1、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计，本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下：
制备方法如下：按照上述配方，将除软化油之外的组分混合，然后加入软化油软化，经双螺杆挤出机挤出，即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述PG分级复合沥青改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青：
将70号基质沥青升温至150℃，均匀加入上述制备得到的PG分级复合沥青改性剂，其中PG分级复合沥青改性剂：基质沥青比例1：1.8，开启搅拌并升温至185℃，在200转/分钟转速下搅拌4h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表1、表2所示。
表1、实施例1改性沥青的PG分级测试指标
表2、实施例1改性沥青的针入度分级测试指标
实施例2、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计，本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下：
制备方法如下：按照上述配方，将除软化油之外的组分混合，然后加入软化油软化，经双螺杆挤出机挤出，即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述PG分级复合沥青改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青：
将70号基质沥青升温至150℃，均匀加入上述制备得到的PG分级复合沥青改性剂，其中PG分级复合沥青改性剂：基质沥青比例1：1.8，开启搅拌并升温至185℃，在4000转/分钟转速下高速剪切20分钟，然后在200转/分钟转速下保温搅拌搅拌2h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表3、表4所示。
表3、实施例2改性沥青的PG分级测试指标
表4、实施例2改性沥青的针入度分级测试指标
实施例3、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计，本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下：
制备方法如下：按照上述配方，将除软化油之外的组分混合，然后加入软化油软化，经双螺杆挤出机挤出，即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述PG分级复合沥青改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青：
将50号基质沥青升温至150℃，均匀加入复合改性剂，其中复合改性剂：基质沥青比例1：2.2，开启搅拌并升温至185℃，在200转/分钟转速下搅拌4h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表5、表6所示。
表5、实施例3改性沥青的PG分级测试指标
表6、实施例3改性沥青的针入度分级测试指标
实施例4、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计，本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下：
制备方法如下：按照上述配方，将除软化油之外的组分混合，然后加入软化油软化，经双螺杆挤出机挤出，即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述沥青复合改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青：
将50号基质沥青升温至150℃，均匀加入上述制备得到的PG分级复合沥青改性剂，其中PG分级复合沥青改性剂：基质沥青比例1：2.2，开启搅拌并升温至185℃，在4000转/分钟下高速剪切20分钟，然后在200转/分钟转速下保温搅拌搅拌2h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表7、表8所示。
表7、实施例4改性沥青的PG分级测试指标
表8、实施例4改性沥青的针入度分级测试指标

Claims (10)

1.一种PG分级复合沥青改性剂，其特征在于：以重量份数计，所述PG分级复合沥青改性剂由下述组分组成：高温增强剂25～35份，石油树脂13～20份，SBS 8～10份，软化油30～50份，有机降粘剂1～8份，抗老化剂0.5～1份。
2.根据权利要求1所述的PG分级复合沥青改性剂，其特征在于：所述有机降粘剂为固体石蜡；优选地，所述固体石蜡中，长链脂肪烃分子的碳原子数为17～115。
3.根据权利要求1或2所述的PG分级复合沥青改性剂，其特征在于：所述高温增强剂为软化点在100℃以上的天然沥青；和/或，
所述石油树脂为C5石油树脂、C9石油树脂或C5/C9共聚树脂；和/或，
所述SBS为线性SBS和星形SBS中的一种或复配。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的PG分级复合沥青改性剂，其特征在于：所述软化油为石油常减压蒸馏过程中产生的侧线油，或者以所述侧线油为原料经糠醛萃取的产物；和/或，
所述抗老化剂为酮-胺反应物类、醛-胺反应物类和烷基芳基仲胺类中的一种或复配。
5.权利要求1-4中任一项所述的PG分级复合沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将高温增强剂、石油树脂、SBS、有机降粘剂和抗老化剂混合，加入软化油软化，即可得到所述沥青复合改性剂。
6.一种PG88-28改性沥青，其特征在于：它由权利要求1-4中任一项所述的PG分级复合沥青改性剂和基质沥青组成，其中，所述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青的质量比为1：(1.8～2.2)。
7.根据权利要求6所述的PG88-28改性沥青，其特征在于：所述基质沥青为50号、70号、90号和110号的至少一种。
8.权利要求6或7所述的PG88-28改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将所述PG分级复合沥青改性剂和所述基质沥青混合后搅拌即可得到所述PG88-28改性沥青。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述搅拌的温度为170～200℃；和/或，
所述制备方法如下：将所述PG分级复合沥青改性剂和所述基质沥青混合后在100转/分钟～800转/分钟下搅拌1h～6h即可得到所述PG88-28改性沥青。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：所述搅拌之前还可包括对混合物剪切的步骤；和/或，
所述制备方法如下：将所述PG分级复合沥青改性剂和所述基质沥青混合后在1000转/分钟～5000转/分钟转速下剪切5～60分钟，然后在100转/分钟～800转/分钟下搅拌1h～3h即可得到所述PG88-28改性沥青。
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